含硫有机溶剂电解液、锂-二硫化铁电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种有机溶剂，具体涉及一种含硫有机溶剂电解液，采用了该电解液的锂‑二硫化铁电池，以及该锂‑二硫化铁电池的制备方法。含硫有机溶剂电解液，由有机溶剂与锂盐组成；所述有机溶剂由环丁砜与碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、四氢呋喃、2—甲基四氢呋喃、1，3—二氧戊环、1，2—二甲氧基乙烷、乙腈、二甲基酰胺、三苯磷酸酯、γ—丁内酯中的至少一种混合而成；所述有机溶剂中，环丁砜的体积占比≥33％。本含硫有机溶剂电解液提高了电解液的大电流放电性能和放电平台。

【技术实现步骤摘要】
含硫有机溶剂电解液、锂-二硫化铁电池及其制备方法
本专利技术涉及一种有机溶剂，具体涉及一种含硫有机溶剂电解液，采用了该电解液的锂-二硫化铁电池，以及该锂-二硫化铁电池的制备方法。
技术介绍
Li-FeS2电池是以FeS2为阴极活性物质，Li为阳极活性物质的锂电池。工作电压是1.5V，与一般用电器相匹配，可直接代替标准水溶液电池。该电池的优点是比能量大、容量高、储存时间长，与目前市场上广泛使用的碱性锌锰、碳锌一次电池具有互换性，可以广泛地应用于诸如照相机、MP3、助听器、摄像机、工业PC机、计算机RAM、CMOS电路记忆支撑电源，无线电通讯、各种军事通讯电台、医疗器材、手提通讯器材、计时器、计数器等仪器仪表，以及随身听等便携式用电器中。由于该电池广泛存在于民用市场和工业市场，因此发展前景非常巨大。目前电子器具的多样化、小型化的飞速更新换代，促使了电池的进步，要求电池比能量和比功率高、寿命长、价格适宜、使用方便。小型电器的飞速发展使小型民用电池市场不仅数量要求成倍增加，而且要求品种多、搁置寿命长、一次容量高、体积小。可是目前市场的状况是低档次电池占主导，远远不能满足市场电器重负载工作的需要。现有的Li-FeS2电池的放电性能还不够完善，主要问题是电池容量不大，放电效率低，导致电池放电性能相对较差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种放电性能好的含硫有机溶剂电解液。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种含硫有机溶剂电解液，由有机溶剂与锂盐组成；所述有机溶剂由环丁砜与碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、四氢呋喃、2—甲基四氢呋喃、1，3—二氧戊环、1，2—二甲氧基乙烷、乙腈、二甲基酰胺、三苯磷酸酯、γ—丁内酯中的至少一种混合而成；所述有机溶剂中，环丁砜的体积占比≥33％。优选的，所述有机溶剂中，环丁砜的体积占比为33％～75％，其余有机溶剂的体积占比为25％～67％；所述锂盐溶入有机溶剂后的浓度为0.01～2.5mol/L。优选的，所述有机溶剂中，环丁砜的体积占比为33％～55％，其余有机溶剂的体积占比为45％～67％；所述锂盐溶入有机溶剂后的浓度为0.01～1.5mol/L。优选的，所述有机溶剂中，环丁砜的体积占比为33％～45％，其余有机溶剂的体积占比为55％～67％；所述锂盐溶入有机溶剂后的浓度为0.01～1.5mol/L。优选的，所述锂盐为高氯酸锂、六氟磷酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、碘化锂、硝酸锂、三氟甲基磺酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双乙二酸硼酸锂中的至少一种。有益效果：上述的含硫有机溶剂电解液，由有机溶剂与锂盐组成，有机溶剂又由上述原料混合而成，尤其是在有机溶剂中，环丁砜的体积占比≥33％，提高了电解液的大电流放电性能和放电平台。本专利技术还提供了一种放电性能好的锂-二硫化铁电池。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种锂-二硫化铁电池，包括电池壳体，设于电池壳体内的电芯，以及注入电池壳体内的如上述的含硫有机溶剂电解液。优选的，所述电芯包括正极片、负极片和隔膜；所述正极片由正极活性浆料涂覆在金属带状材料基体上制成。所述正极活性浆料包括以下重量份的原料：其中，所述二硫化铁粉末的平均粒径为30～44μm，且其固有pH值为2.0～6.0；所述粘结剂为CMC(羧甲基纤维素)、PTFE(聚四氟乙烯)、PVDF(聚偏氟乙烯)中的任一种；所述导电剂为碳黑、乙炔黑、导电石墨、金属粉末中的任一种。优选的，所述二硫化铁粉末的平均粒径为30～44μm，且其固有pH值为2.0～6.0。优选的，所述第一主族元素化合物为碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、硅酸钠和钛酸锂中的至少一种。优选的，所述负极片为金属锂带或锂铝合金带。有益效果：由于采用了前述的含硫有机溶剂电解液，提高了电池的大电流放电性能和放电平台；又由于采用了上述原料制备的正极片，放电容量大，延长了放电时间长。本电池与传统的碱锰、锌锰电池相比，大电流放电性能更加优异；与传统的锂-二硫化铁电池相比，放电滞后程度下降。另外，本电池的高低温放电性能均良好，扩大了其使用范围。本专利技术还提供了上述的锂-二硫化铁电池的制备方法，包括如下步骤：有机溶剂电解液的制备，按照其组成原料配比，将各种原料按比例混合；正极片的制备：按照其原料配比，将各种原料添加进溶剂中，然后加入分散剂搅拌均匀，分散好后即制得正极活性物质浆料；把制备好的正极活性物质浆料涂覆在金属带状材料基体上，干燥去除溶剂后，即得正极片；电芯的制备：将制备好的正极片在相对湿度低于2％的环境下与负极片、隔膜经卷绕形成电池极片组；锂-二硫化铁电池的制备：将制备好的电芯放入电池壳内，然后注入制备好的有机溶剂电解液，最后封口，随即完成锂-二硫化铁电池的制备。具体的，溶剂为N-甲基-2吡咯烷酮；分散剂为无水乙醇或异丙醇。有益效果：采用上述的制备方法，简单、便捷地制备出了放电平台高、放电时间长、放电容量大和使用范围广的锂-二硫化铁电池。附图说明图1为实施例1～实施例4制备的锂-二硫化铁电池室温下2A的放电曲线图；图2为实施例1～实施例4制备的锂-二硫化铁电池室温下1A的放电曲线图；图3为实施例1～实施例4制备的锂-二硫化铁电池室温下0.3A的放电曲线图；图4为实施例1～实施例4制备的锂-二硫化铁电池60℃的环境下2A的放电曲线图；图5为实施例1～实施例4制备的锂-二硫化铁电池—40℃的环境下0.3A的放电曲线图。具体实施方式为了更充分理解本专利技术的
技术实现思路
，下面结合具体实施例对本专利技术的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。实施例1一种锂-二硫化铁电池，包括电池壳体，设于电池壳体内的电芯，以及注入电池壳体内的含硫有机溶剂电解液；具体的，含硫有机溶剂电解液由有机溶剂与锂盐组成；更具体的，有机溶剂由体积占比为35％的环丁砜和体积占比为65％的1，3—二氧戊环(DOL)混合组成；锂盐为双三氟甲烷磺酰亚胺锂，且溶入有机溶剂后的摩尔浓度为1.0Mol/L。具体的，电芯包括正极片、负极片和隔膜；正极片由正极活性浆料涂覆在金属带状材料基体上制成。更具体的，正极活性浆料包括以下重量份的原料：更具体的，负极片为金属锂带。上述的锂-二硫化铁电池的具体制作过程为：a、按照上述的含硫有机溶剂的原料配比配制好含硫有机溶剂电解液；b、将二硫化铁粉末先过325目筛，然后过500目筛后，按照上述正极活性浆料的原料配比，将原料混合入溶剂N-甲基-2吡咯烷酮中，然后加入无水乙醇搅拌均匀即制得正极活性浆料；接着把分散好的正极活性物质浆料涂覆在金属带状材料基体上，干燥去除溶剂后，辊压即得正极片；根据实际需求，将正极片裁剪为相应的尺寸、形状；c、将制备好的正极片在相对湿度低于2％的环境下与负极片、隔膜经卷绕形成电池极片组；d、将制备好的电芯放入电池壳内，然后注入制备好的有机溶剂电解液，最后封口，随即完成锂-二硫化铁电池的制备。实施例2本实施例中的锂-二硫化铁电池的正极片的组成及制备与实施例1相同，所不同之处在于含硫有机溶剂电解液，含硫有机溶剂电解液中，有机溶剂由体积占比为35％的环丁砜和体积占比为65％的1，3—二氧戊环(DOL)混合组成；锂盐为双三氟甲烷磺酰亚胺锂和碘化锂的混合物，双本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含硫有机溶剂电解液，其特征在于，由有机溶剂与锂盐组成；所述有机溶剂由环丁砜与碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、四氢呋喃、2—甲基四氢呋喃、1，3—二氧戊环、1，2—二甲氧基乙烷、乙腈、二甲基酰胺、三苯磷酸酯、γ—丁内酯中的至少一种混合而成；所述有机溶剂中，环丁砜的体积占比≥33％。

【技术特征摘要】
1.一种含硫有机溶剂电解液，其特征在于，由有机溶剂与锂盐组成；所述有机溶剂由环丁砜与碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、四氢呋喃、2—甲基四氢呋喃、1，3—二氧戊环、1，2—二甲氧基乙烷、乙腈、二甲基酰胺、三苯磷酸酯、γ—丁内酯中的至少一种混合而成；所述有机溶剂中，环丁砜的体积占比≥33％。2.根据权利要求1所述的含硫有机溶剂电解液，其特征在于，所述有机溶剂中，环丁砜的体积占比为33％～75％，其余有机溶剂的体积占比为25％～67％；所述锂盐溶入有机溶剂后的浓度为0.01～2.5mol/L。3.根据权利要求2所述的含硫有机溶剂电解液，其特征在于，所述有机溶剂中，环丁砜的体积占比为33％～55％，其余有机溶剂的体积占比为45％～67％；所述锂盐溶入有机溶剂后的浓度为0.01～1.5mol/L。4.根据权利要求3所述的含硫有机溶剂电解液，其特征在于，所述有机溶剂中，环丁砜的体积占比为33％～45％，其余有机溶剂的体积占比为55％～67％；所述锂盐溶入有机溶剂后的浓度为0.01～1.5mol/L。5.根据权利要求1～4任一项所述的含硫有机溶剂电解液，其特征在于，所述锂盐为高氯酸锂、六氟磷酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、碘化锂、硝酸锂、三氟甲基磺酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双乙二酸硼酸锂中的至少一种。6.一种锂-二硫化铁电池，其特征在于，包括电池壳体...

【专利技术属性】
技术研发人员：晏志强，张娥生，
申请(专利权)人：深圳市艾博尔新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44